2011高三物理一轮复习 12.2法拉第电磁感应定律自感练习题

用心 爱心 专心 本栏目内容 在学生用书中以活页形式分册装订 1 2010 年哈师大附中 下列各项描述了决定感应电动势大小的因素 其中正确的是 A 线圈中磁通量变化量越大 线圈中产生的感应电动势一定越大 B 线圈中磁通量越大 线圈中产生的感应电动势一定越大 C 线圈放在磁场越强的位置 线圈中产生的感应电动势越大 D 线圈中磁通量变化越快 线圈中产生的感应电动势越大 答案 D 2 2009 年高考山东理综 如下图所示 一导线弯成半径为 a 的半圆形闭合回路 虚线 MN 右侧有磁感应强度为 B 的匀强磁场 方向垂直于回路所在的平面 回路以速度 v 向右 匀速进入磁场 直径 CD 始终与 MN 垂直 从 D 点到达边界开始到 C 点进入磁场为止 下 列结论正确的是 A 感应电流方向不变 B CD 段直导线始终不受安培力 C 感应电动势最大值 Em Bav D 感应电动势平均值 Bav E 1 4 解析 导体切割磁感线产生感应电动势 由右手定则可知 感应电流方向不变 A 正确 感应电动势最大值即切割磁感线等效长度最大时的电动势 故 qm Bav C 正确 E t B a2 1 2 t 2a v 由 得 Bav D 正确 E 1 4 答案 ACD 3 如右图 金属棒 ab 置于水平放置的 U 形光滑导轨上 在 ef 右侧存在有界匀强磁场 B 磁场方向垂直导轨平面向下 在 ef 左侧的无磁场区域 cdef 内有一半径很小的金属圆环 L 圆环与导轨在同一平面内 当金属棒 ab 在水平恒力 F 作用下 从磁场左边界 ef 处由静止开始向右运动后 下列说法正确的 是 A 圆环 L 有收缩趋势 B 圆环 L 有扩张趋势 C 圆环内产生的感应电流变大 D 圆环内产生的感应电流不变 解析 由于金属棒 ab 在恒力 F 的作用下向右运动 则 abcd 回路中产生逆时针方 用心 爱心 专心 向的感应电流 则在圆环处产生垂直于纸面向外的磁场 随着金属棒向右加速运动 通过圆 环的磁通量将增大 由楞次定律可知 圆环将有收缩的趋势以阻碍通过圆环的磁通量的增大 A 项正确 随着金属棒速度的增大 感应电动势 感应电流 安培力随之增大 故金属棒所受 合力逐渐减小 因此金属棒向右运动的加速度减小 磁通量的变化率减小 所以在圆环中产 生的感应电流不断减小 答案 A 4 如图甲所示 在光滑水平面上用恒力 F 拉质量为 m 的单匝均匀正方形铜线框 边 长为 a 在 1 位置以速度 v0进入磁感应强度为 B 的匀强磁场并开始计时 t 0 若磁场的宽 度为 b b 3a 在 3t0时刻线框到达 2 位置速度又为 v0并开始离开匀强磁场 此过程中 v t 图象如图乙所示 则 A t 0 时 线框右侧边 MN 的两端电压为 Bav0 B 在 t 0时刻线框的速度为 v0 Ft0 m C 线框完全离开磁场的瞬间 位置 3 的速度一定比 t0时刻线框的速度大 D 线框从进入磁场 位置 1 到完全离开磁场 位置 3 的过程中产生的电热为 2Fb 解析 t 0 时 线框右侧边 MN 的两端电压为外电压 为 Bav0 A 项错误 从 t0时 3 4 刻至 3t0时刻线框做匀加速运动 加速度为 故在 t0时刻的速度为 v0 2at0 v0 B F m 2Ft0 m 项错误 因为 t 0 时刻和 t 3t0时刻线框的速度相等 进入磁场和穿出磁场的过程中受力情 况相同 故在位置 3 时的速度与 t0时刻的速度相等 C 项错误 线框在位置 1 和位置 3 时的 速度相等 根据动能定理 外力做的功等于克服安培力做的功 即有 Fb Q 所以线框穿过 磁场的整个过程中 产生的电热为 2Fb D 项正确 答案 D 5 2009 年高考安徽理综 如图甲所示 一个电阻为 R 面积为 S 的矩形导线框 abcd 水平放置在匀强磁场中 磁场的磁感应强度为 B 方向与 ad 边垂直并与线框平面成 45 角 o o 分别是 ab 边和 cd 边的中点 现将线框右半边 obco 绕 oo 逆时针旋转 90 到图乙 所示位置 在这一过程中 导线中通过的电荷量是 A B 2BS 2R 2BS R C D 0 BS R 解析 甲图中 磁通量 1 BS 乙图中穿过线圈的磁通量等于零 根据公式 q 2 2 所以 A 正确 R 答案 A 用心 爱心 专心 6 当某种材料的电阻放入一定强度的磁场中 阻值会发生较大变化 这种现象称为巨磁电阻效应 将磁铁安装在某个匀速转动的圆盘上 结 合这种特殊材料的电阻研究圆盘的转动情况 通过电压传感器 将模拟 信号转为数字信号输出在计算机上 如图所示 则最有可能得到的电压 时间图象是 解析 能够产生巨磁电阻效应的材料的电阻只有当将其放入一定强度的磁场中时 阻值才发生较大变化 由题意知磁铁安装在匀速转动的圆盘上 所以巨磁电阻的阻值只有当 磁铁和电阻靠近的瞬间才会发生变化 由闭合电路欧姆定律知该时刻巨磁电阻的电压才发生 变化 选项 C 正确 答案 C 7 如右图所示 垂直纸面的正方形匀强磁场区域内 有一位于纸 面的 电阻均匀的正方形导体框 abcd 现将导体框分别朝两个方向以 v 3v 速度匀速拉出磁场 则导体框从两个方向移出磁场的两过程中 A 导体框中产生的感应电流方向相同 B 导体框中产生的焦耳热相同 C 导体框 ad 边两端电势差相同 D 通过导体框截面的电荷量相同 解析 由右手定则判定出两种拉动方式 电流的方向都是顺时针的 电流的方向相 同 当导体框以速度 v0拉出磁场时 产生的热量 Q I2Rt 2Rt 可见 两种方 Blv0 R B2l3v0 R 式产生的热量不同 以 v 3v 速度匀速拉出磁场时 导体框 ad 边两端电势差分别是 Blv Blv 通过导体框截面的电荷量 q I t t 相同 综上 A D 选项正确 1 4 3 4 tR Bl2 R 答案 AD 8 2009 年北京东城区第一次模拟 如右图所示的电路 电源电 动势为 E 线圈 L 的电阻不计 以下判断正确的是 A 闭合 S 稳定后 电容器两端电压为 E B 闭合 S 稳定后 电容器的 a 极板带正电 C 断开 S 的瞬间 电容器的 a 极板将带正电 D 断开 S 的瞬间 电容器的 a 极板将带负电 解析 由题意及自感现象规律可知 当开关 S 闭合且电路稳定后 电容器与线圈 L 并联 由于线圈的直流电阻不计 所以两端电压为零 故 A B 错误 断开 S 的瞬间 由自感 规律可知 线圈中要产生感应电动势 感应电动势引起的感应电流的方向与原电流的方向一 致 因而电容器的 a 极板将带正电 故 C 正确 答案 C 9 一个共有 10 匝的闭合矩形线圈 总电阻为 10 置于水平面上 若线圈内的磁通 量在 0 02 s 内 由垂直纸面向里 从 0 02 Wb 均匀增加到 0 06 Wb 则在此时间内 线圈内 导线的感应电流大小为 A 答案 2A 10 2009 年高考上海单科 如下图所示 金属棒 ab 置于水平放置的 U 形光滑导轨上 在 ef 右侧存在有界匀强磁场 B 磁场方向垂直导轨平面向下 在 ef 左侧的无磁场区域 cdef 内有一半径很小的金属圆环 L 圆环与导轨在同一平面内 当金属棒 ab 在水平恒力 F 作用 下从磁场左边界 ef 处由静止开始向右运动后 圆环 L 有 填 收缩 扩张 趋势 圆环内产生的感应电流 填 变大 变小 不变 用心 爱心 专心 解析 金属棒加速运动 速度增大 回路中电动势变大 电流变大 圆环 L 处的磁场 增强 根据楞次定律 阻碍 的含义 圆环 L 有收缩的趋势 随着金属棒速度的增加 金属棒 所受安培力逐渐增加 因为加速度在减小 即感应电流变化得越来越慢 穿过圆环上的感应 磁场的磁通量变化得越来越慢 因而圆环 L 中产生的感应电流越来越小 当金属棒最终以最 大速度匀速运动时 圆环中的感应电流为零 答案 收缩 变小 11 光滑平行的金属导轨 MN 和 PQ 间距 l 1 0 m 与水平面之间的夹角 30 匀 强磁场磁感应强度 B 2 0 T 垂直于导轨平面向上 MP 间接有阻值 R 2 0 的电阻 其 他电阻不计 质量 m 2 0 kg 的金属杆 ab 垂直导轨放置 如下图所示 用恒力 F 沿导轨平 面向上拉金属杆 ab 由静止开始运动 v t 图象如下图所示 g 取 10 m s2 导轨足够长 求 1 恒力 F 的大小 2 金属杆速度为 2 0 m s 时的加速度大小 3 根据 v t 图象估算在前 0 8 s 内电阻上产生的热量 解析 1 在恒力 F 作用下金属杆 ab 达到的最大速度 vmax 4 m s 有 F mgsin BIl 0 I Blvmax R F mgsin B2l2vmax R F 18 N 2 F mgsin BI l ma I Blv R 将 v 2 m s 代入 a F mgsin B2l2v R m a 2 m s2 3 根据功能关系得 F s mgsin s Q mv 2 1 2 根据图象可知 t 0 8 s 时 v 2 2 m s 数方格得 s 1 08 m Q F s mgsin s mv 2 1 2 Q 3 80 J 3 70 3 90 均给分 答案 1 18 N 2 2 m s2 3 3 80 J 用心 爱心 专心 12 2009 年高考北京理综 单位时间内流过管道横截面的液体体积叫做液体的体积流 量 以下简称流量 有一种利用电磁原理测量非磁性导电液体 如自来水 啤酒等 流量的装 置 称为电磁流量计 它主要由将流量转换为电压信号的传感器和显示仪表两部分组成 传感器的结构如下图所示 圆筒形测量管内壁绝缘 其上装有一对电极 a 和 c a c 间的距离等于测量管内径 D 测量管的轴线与 a c 的连线方向以及通电线圈产生的磁场方 向三者相互垂直 当导电液体流过测量管时 在电极 a c 间出现感应电动势 E 并通过与 电极连接的仪表显示出液体的流量 Q 设磁场均匀恒定 磁感应强度为 B 1 已知 D 0 40 m B 2 5 10 3 T Q 0 12 m3 s 设液体在测量管内各处流速相同 试求 E 的大小 取 3 0 2 一新建供水站安装了电磁流量计 在向外供水时流量本应显示为正值 但实际显示 却为负值 经检查 原因是误将测量管接反了 即液体由测量管出水口流入 从入水口流 出 因水已加压充满管道 不便再将测量管拆下重装 请你提出使显示仪表的流量指示变 为正值的简便方法 3 显示仪表相当于传感器的负载电阻 其阻值记为 R a c 间导电液体的电阻 r 随液体 电阻率的变化而变化 从而会影响显示仪表的示数 试以 E R r 为参量 给出电极 a c 间输出电压 U 的表达式 并说明怎样可以降低液体电阻率变化对显示仪表示数的影响 解析 1 导电液体通过测量管时 相当于导线做切割磁感线的运动 在电极 a c 间切割磁感线的液柱长度为 D 设液体的流速为 v 则产生的感应电动势为 E BDv 由流量的定义 有 Q Sv v D2 4 式联立解得 E BD 4Q D2 4BQ D 代入数据得 E V 1 0 10 3 V 4 2 5 10 3 0 12 3 0 4 2 能使仪表显示的流量变为正值的方法简便 合理即可 如 改变通电线圈中电流的方 向 使磁场 B 反向 或将传感器输出端对